CN104578048B - 枚举组合相继故障集的暂态安全稳定在线快速评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种枚举组合相继故障集的暂态安全稳定在线快速评估方法，属于电力系统安全稳定分析技术领域。本发明考虑电网运行状态变化的暂稳裕度估算，对相继故障组合的第一个故障后稳定运行状态下第二个故障的暂稳裕度进行估算；然后，根据暂稳裕度估算值由小到大顺序对相继故障集进行排序，优先对排序在前位的相继故障组合，进行针对第一个故障后稳定运行状态下第二个故障的暂稳量化评估，直至排序号连续的多个相继故障组合的暂稳裕度大于0，则直接判定排序在其后的相继故障组合都是暂态安全稳定的，实现枚举组合相继故障集的暂稳在线快速评估。本发明能够满足5分钟内实现大电网枚举组合相继故障集暂稳在线快速评估的要求。

Description

枚举组合相继故障集的暂态安全稳定在线快速评估方法

技术领域

本发明属于电力系统安全稳定分析技术领域，更准确地说，本发明涉及一种适用于针对发生时间间隔为分钟级的枚举组合相继故障集进行暂态安全稳定在线快速评估方法。

背景技术

随着电力系统规模和新能源发电并网规模的不断扩大、电力市场的逐步推进，电力系统的运行状态变化越来越频繁，电力系统的安全稳定特性更为复杂，安全稳定在线评估必将成为调度运行控制的必备功能。为了实现安全稳定在线评估，特别是暂态安全稳定(简称为暂稳)在线评估，计算速度是关键，通常要求安全稳定在线评估必须在5分钟内完成。由于大电网暂稳在线评估的预想故障集规模比较大，单个故障的暂稳评估时间比较长，因此，投入实际运行的暂稳在线评估都是采用按故障算例并行的集群计算调度模式。在集群计算平台能力和电网计算规模确定的条件下，暂稳在线评估的计算速度与预想故障集的规模紧密相关。

近年来国际上多起大停电事故统计调查与分析报告表明，连锁故障、相继故障是引发大停电事故的重要原因。由于电力系统中元件众多，枚举组合的相继故障数目很大，若对每个相继故障组合都进行详细的暂稳分析，计算量巨大。对于缓慢的相继故障(发生时间间隔在5分钟以上)的暂稳在线评估，可以通过在5分钟内完成单一故障的暂稳在线评估技术和故障后重启单一故障的暂稳在线评估技术来实现。但是对于相对快速的相继故障(发生时间间隔为1-5分钟)，由于枚举组合的相继故障数目很大，仅依靠扩大集群计算平台的规模难以实现 大电网枚举组合相继故障的暂稳在线评估。

基于已有的集群计算技术，采用专利申请“电力系统在线暂态安全稳定评估预想故障筛选方法”(受理号：201110279948.1)技术，可以满足在5分钟之内完成大电网任意单一故障的暂稳在线评估。该专利申请公开了一种利用历史的预想故障暂稳评估结果，结合电力系统当前运行状态与历史的预想故障暂稳评估结果所对应的运行状态之间的变化，进行当前运行状态下预想故障暂稳评估估算的方法(详见该专利申请公开文本中说明书的0009段至0025段)。但是，该专利申请中的技术方案仍无法实现大电网枚举组合相继故障的暂稳在线评估。

发明内容

本发明目的是：针对大电网中发生时间间隔为分钟级的枚举组合相继故障集规模巨大，基于现有的集群计算技术和暂态安全稳定在线评估技术，无法在5分钟内完成枚举组合相继故障集暂稳评估的问题，提出一种解决方案，从而实现大电网枚举组合相继故障集的暂稳在线快速评估，为调度运行控制人员应对短时间内发生相继故障给电网带来的暂态安全稳定风险提供技术手段。

本发明的基本原理在于：由于发生时间间隔为分钟级的两个相继故障可以视为在第一个预想故障发生并清除后电网已经过渡到新的稳定运行状态时第二个预想故障才会发生，因此本发明提出先对枚举组合相继故障集中所有相继故障组合的第一个预想故障进行暂稳在线评估，再针对第一个预想故障的暂稳裕度不小于0的相继故障组合，对相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂稳裕度进行估算和由小到大排序，优先对排序在前位的相继故障组合，进行针对其第一个故障后稳定运行状态下第二个故障的基于详细模型时域仿真的暂稳量化评估，直至排序号连续的多个相继故障组 合的暂稳裕度大于0且其中排序在最前位的相继故障组合与排序在最末位的相继故障组合的第二个预想故障的暂稳裕度之比小于设定值，则直接判定排序在其后的相继故障都是暂态安全稳定的，从而可满足在5分钟之内实现大电网枚举组合相继故障集暂稳在线快速评估的要求。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括如下步骤：

1)针对电力系统当前运行状态S₀，基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模式，采用基于详细模型时域仿真的暂态安全稳定量化评估方法，对枚举组合相继故障集F₀中所有的相继故障组合的第一个预想故障进行暂态安全稳定在线量化评估，得到F₀中所有的相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定裕度和模式，进入步骤2)；

预想故障的暂态安全稳定裕度是指预想故障的暂态功角稳定裕度、暂态电压稳定裕度、暂态电压跌落安全裕度和暂态频率偏移安全裕度中的最小值，暂态安全稳定模式包括暂态功角稳定的主导发电机群及发电机的参与因子、暂态电压稳定的薄弱负荷及其参与因子、暂态电压跌路安全的薄弱母线及其参与因子、暂态频率偏移安全的薄弱母线/发电机及其参与因子；

2)对于F₀中第一个预想故障的暂态安全稳定裕度小于0的相继故障组合，直接判定这些相继故障组合的暂态安全稳定裕度小于0；

若F₀中所有的相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定裕度都小于0，则结束本方法，否则，将F₀中第一个预想故障的暂态安全稳定裕度不小于0的相继故障组合所构成的集合记为F₁，进入步骤3)；

3)基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模式，采用基于电力系统运行状态变化前的暂态安全稳定量化评估结果进行运行状态变化后暂态安全稳定 裕度的估算方法，根据步骤1)中得到的各相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定在线量化评估的结果，计及各相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态与S₀之间的变化，对F₁中所有的相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度进行估算，进入步骤4)；

所述相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态是指在S₀的基础上，通过停运该相继故障组合的第一个预想故障相关联的元件后进行潮流计算所获得的运行状态；

4)根据步骤3)得到的各相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度的估算值按由小到大顺序对F₁中所有的相继故障组合进行排序，进入步骤5)；

5)基于集群计算平台，按步骤4)排序后的F₁中所有的相继故障组合的顺序，针对各相继故障组合的第一个故障清除后的稳定运行状态，基于详细模型时域仿真，将各相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定量化评估分别作为一个算例，按算例并行的计算调度模式进行计算处理，直至排序号连续的两个以上的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定裕度都大于0且其中排序在最前位的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定裕度与排序在最末位的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定裕度之比小于设定值，则直接判定排序在其后的所有相继故障组合都是暂态安全稳定的，结束本方法；否则，待F₁中所有的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定量化评估完成后，结束本方法。

上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤1)中在对F₀中所有的相继故障 组合的第一个预想故障进行暂态安全稳定在线量化评估时，对于第一个预想故障相同的相继故障组合的暂态安全稳定在线量化评估只计算一次、不重复计算。

上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤3)中在对F₁中所有的相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度进行估算时，将F₁中第一个预想故障相同的相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态计算以及这些相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度估算作为一个算例，且在算例中这些相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态计算只计算一次、不重复计算。

本发明的有益效果如下：本发明提出的针对发生时间间隔为分钟级的枚举组合相继故障集进行暂稳在线快速评估方法，首先根据枚举组合相继故障集中各相继故障组合的第一个预想故障的暂稳在线评估结果和故障清除后的稳定运行状态与当前运行状态之间的变化，直接估算各相继故障组合的第二个预想故障的暂稳在线评估结果，附加的计算量非常小，再根据暂稳裕度由小到大的排序，基于集群计算平台，进行各相继故障组合的第二个预想故障的基于详细模型时域仿真的暂稳在线评估，并根据排序在前位的相继故障组合的暂稳在线评估结果及时中止排序在其后的暂稳在线评估。通常情况下，本发明可将与相继故障组合中元件数成平方关系的暂稳评估计算量大幅度降低到小于相继故障组合中元件数的两倍以下，满足了在5分钟之内实现大电网枚举组合相继故障集暂稳在线快速评估的要求。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。

假设枚举组合相继故障集F₀中预想故障数为K，并将K个预想故障从1开始进行编号，则枚举组合相继故障集F₀为{f_ij，i＝1，2，...，K；j＝1，2，...，K；i≠j}，共有K(K-1)个相继故障组合，其中，i代表F₀中相继故障组合的第一预想故障的编号，j代表F₀中相继故障组合的第二预想故障的编号，f_ij代表由编号为i的第一预想故障与编号为j的第二预想故障组合而成的相继故障组合。

图1中步骤1描述的是，针对电力系统当前运行状态S₀，基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模式，采用基于详细模型时域仿真的暂态安全稳定量化评估方法，对枚举组合相继故障集F₀中所有的相继故障组合的第一个预想故障进行暂态安全稳定在线量化评估，得到F₀中所有的相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定裕度和模式，进入步骤2)。

为使计算任务简化，在对F₀中所有的相继故障组合的第一个预想故障进行暂态安全稳定在线量化评估时，可对于第一个预想故障相同的相继故障组合的暂态安全稳定在线量化评估只计算一次、不重复计算。这是因为在上述枚举组合相继故障集{f_ij}中，对于每个第一预想故障i(i＝1，2，...，K)而言，均存在K-1个第一个预想故障相同的相继故障组合，由于这K-1个相继故障组合的第一个预想故障均为同一个故障，故这些相继故障组合的第一个预想故障暂态安全稳定在线量化评估结果均相同，因此只需要计算1次即可。因此，按上述方法，总的算例数量可由K(K-1)个大幅减少为K个，从而提高总体计算速度。

所述基于详细模型时域仿真的暂态安全稳定量化评估的结果在先申请“电力系统在线暂态安全稳定评估预想故障筛选方法”(受理号：201110279948.1) 的说明书第0009段至0012段已经做了详细说明，具体包括以下4个部分：

(1)暂态功角稳定的发电机主导模式及其裕度和等值电抗，以及若干个暂态功角稳定裕度与主导模式稳定裕度之差小于设定值的发电机次主导分群模式，记为{[η_a.1，(λ_1.1，...，λ_j.1，...，λ_N.1)，x_sa.1]，...，[η_a.i，(λ_1.i，...，λ_j.i，...，λ_N.i)，x_sa.i]，...，[η_a.m，(λ_1.m，...，λ_j.m，...，λ_N.m)，x_sa.m]}，其中N为发电机台数，m为发电机主导模式与满足上述要求的若干个次主导模式的模式总数，η_a.i为第i个发电机分群模式的稳定裕度，且η_a.1≤…≤η_a.m，λ_j.i为第i个发电机分群模式中第j台发电机的参与因子，临界群发电机参与因子为正，余下群发电机参与因子为负，且λ_1.i≥…≥λ_N.i；

当η_a.i小于0时，对于临界群发电机，以受扰轨迹经过第i个发电机分群模式的动态鞍点时临界群中发电机加速动能最大值为基准，将各台发电机该时刻的加速动能与该基准值的比值分别作为其参与因子；对于余下群发电机，将各台发电机该时刻的减速动能与该基准值的比值的负数分别作为其参与因子；

当η_a.i大于等于0时，对于临界群发电机，先确定受扰轨迹在该模式最严重的摆次中临界群等值发电机加速动能达到最大值的时刻，以该时刻临界群中发电机加速动能最大值为基准，将各台发电机该时刻的加速动能与该基准值的比值分别作为其参与因子；对于余下群发电机，将各台发电机该时刻的减速动能与该基准值的比值的负数分别作为其参与因子；

x_sa.i为根据第i个发电机分群模式，将临界群和余下群的发电机分别等值一台发电机后，两台等值机之间的互电抗，其中临界群和余下群的发电机分别按完全同调的E′恒定发电机进行同调等值，负荷按静特性模型处理；

(2)暂态电压跌落安全的主导节点及其裕度，以及若干个暂态电压跌落安 全裕度与主导节点安全裕度之差小于设定值的次主导节点，记为[η_vd.1，...，η_vd.i，...，η_vd.n]，其中n为薄弱节点总数，η_vd.i为薄弱节点中第i个节点的暂态电压跌落安全裕度，且η_vd.1≤…≤η_vd.n；

(3)暂态电压稳定的主导负荷及其裕度，以及若干个暂态电压稳定裕度与主导负荷稳定裕度之差小于设定值的次主导负荷，记为[η_vs.1，...，η_vs.i，...，η_vs.k]，其中k为薄弱负荷总数，η_vs.i为薄弱负荷中第i个负荷的暂态电压稳定裕度，且η_vs.1≤…≤η_vs.k；

(4)暂态频率偏移安全的主导节点或发电机及其裕度，以及若干个暂态频率偏移安全裕度与主导节点或发电机安全裕度之差小于设定值的次主导节点、发电机，记为[η_f.1，...，η_f.i，...，η_f.l]，其中1为薄弱节点、发电机的总数，η_f.i为薄弱节点、发电机中第i个节点或发电机的暂态频率偏移安全裕度，且η_f.1≤…≤η_f.l。

预想故障的暂态安全稳定裕度是指预想故障的暂态功角稳定裕度、暂态电压稳定裕度、暂态电压跌落安全裕度和暂态频率偏移安全裕度中的最小值，暂态安全稳定模式包括暂态功角稳定的主导发电机群及发电机的参与因子、暂态电压稳定的薄弱负荷及其参与因子、暂态电压跌路安全的薄弱母线及其参与因子、暂态频率偏移安全的薄弱母线/发电机及其参与因子。

图1中步骤2描述的是，对于F₀中第一个预想故障的暂态安全稳定裕度小于0的相继故障组合，直接判定这些相继故障组合的暂态安全稳定裕度小于0，意味着不再对其进行后续的基于详细模型时域仿真的暂态安全稳定在线量化评估。若F₀中所有的相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定裕度都小于0，则结束本方法，否则，将F₀中第一个预想故障的暂态安全稳定裕度不小于0的 相继故障组合所构成的集合记为F₁，进入步骤3)。

图1中步骤3描述的是，基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模式，采用基于电力系统运行状态变化前的暂态安全稳定量化评估结果进行运行状态变化后暂态安全稳定裕度的估算方法，根据步骤1)中得到的各相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定在线量化评估的结果，计及各相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态与S₀之间的变化，对F₁中所有的相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度进行估算，进入步骤4)。

同样的，为使计算任务简化，在对F₁中所有的相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度进行估算时，可将F₁中第一个预想故障相同的相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态计算以及这些相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度估算作为一个算例，且在算例中这些相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态计算只计算一次、不重复计算。

即设上述K个预想故障中经步骤1)的计算后有L个暂态安全稳定裕度不小于0的预想故障，则F₁可表示为{f′_i′j′}，其中i’代表第一个预想故障在L个暂态安全稳定裕度不小于0的预想故障中的编号，j’代表第二个预想故障在K个预想故障中的编号，i’和j’不能同时指向同一个故障，则F₁共有L(K-1)个相继故障组合，这样按上述方法，共可得L个算例。这是因为对于每个暂态安全稳定裕度不小于0的第一预想故障i’(i’＝1，2，...，L)而言，均存在K-1个第一个预想故障相同的相继故障组合，因此F₁中共有L组第一个预想故障相同的相继故障组合， 每一组均包含K-1个相继故障组合，各组的计算分别构成一个算例，即总共有L个算例。由于在每组中，各相继故障组合的第一个预想故障均为同一个故障，故这些相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态计算结果均相同，因此只需要计算1次即可。因此，每个算例中都有1个第一个预想故障清除后的稳定运行状态计算任务和K-1个第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度估算任务。如果不按上述方法，则每个算例中应有K-1个第一个预想故障清除后的稳定运行状态计算任务和K-1个第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度估算任务。因此，这种做法减少了K-2个第一个预想故障清除后的稳定运行状态计算任务，使得原先的计算量大幅减少，从而提高总体计算速度。

所述相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态是指在S₀的基础上，通过停运该相继故障组合的第一个预想故障相关联的元件后进行潮流计算所获得的运行状态。

本步骤中对各相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度进行估算的方法，可采用专利申请“电力系统在线暂态安全稳定评估预想故障筛选方法”(受理号：201110279948.1)中介绍的暂态安全稳定裕度估算方法(详见该专利申请公开文本中说明书的0013段至0025段)。在本步骤中使用该方法时，该方法中的上一次暂稳评估的电力系统运行状态即为各相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态，该方法中的前后两次安全稳定评估的运行断面对应时刻之间的时间差Δt即为各相继故障组合的前后两个预想故障发生时刻之间的时间差。

具体而言，该方法包括应用历史的暂稳评估结果进行运行状态变化后的暂 稳裕度与模式的估算、以及应用暂稳裕度随时间增大而减小的裕度-时间函数来计及电力系统运行状态变化中其它因素对暂稳裕度估算值的影响程度两个步骤：

第一步：

(1)对于暂态功角稳定裕度与模式的估算

相对于上一次暂稳评估的电力系统运行状态(以下简称为上一次系统状态)，若有发电机投入，则首先针对步骤1)中m个暂态功角稳定模式(暂态功角稳定模式与前述的发电机主导模式及满足上述要求的若干个次主导模式为同一概念，以下又称为稳定模式、分群模式等)，基于与本次安全稳定评估对应的电力系统运行状态，对于新增发电机分别进行分群处理及其参与因子计算，并对新的分群模式分别进行同调等值，计算出两台等值机之间的互电抗x′_sa.i。以暂态功角稳定主导模式为例，忽略电阻，分别计算出该发电机与余下群等值发电机两台发电机E′恒定的内节点之间的电气距离x_s，以及与临界群等值发电机两台发电机E′恒定的内节点之间的电气距离x_a，再分别计算出临界群中参与因子最大的发电机与余下群等值发电机两台发电机E′恒定的内节点之间的电气距离x_s1，以及余下群中参与因子绝对值最大的发电机与临界群等值发电机两台发电机E’恒定的内节点之间的电气距离x_a1，若x_s大于等于x_a，则将该发电机加入到该模式的临界群机组中，并将作为该发电机的参与因子；否则，将其加入到余下群机组中，并将作为该发电机的参与因子。其中x为针对新的分群模式，计算出两台等值机之间的互电抗x′_sa.1。以此类推，对其它模式分别进行加入该发电机后的分群处理、参与因子计算和两台等值机之间的互电抗计算。

对于有多台发电机投入，则按上述方法逐个进行分群处理和参与因子计算，待所有新投入运行的发电机分群模式确定后，再进行两台等值机之间的互电抗计算。

若有1台或多台发电机退出运行，则分别从m个暂态功角稳定模式中剔除所有退出运行的发电机，并根据新的分群模式按步骤1)的处理方法分别计算出两台等值机之间的互电抗x′_sa.i。

若只有网络拓扑变化，没有发电机投/退，则根据上一次暂态功角稳定评估的分群模式，并按步骤1)的处理方法分别计算出与m个稳定模式相对应的两台等值机之间的互电抗x″_sa.i。

与上一次系统状态相比，若既没有发电机投/退，也没有其它网络拓扑变化，则采用公式(1)计算本次系统状态下与m个分群模式相对应的暂态功角稳定裕度；若有发电机投/退，则采用公式(2)计算与调整后的m个分群模式相对应的暂态功角稳定裕度，对于其中发电机退出运行后的只剩下临界群或余下群的稳定模式，则从m个分群模式中去除该模式；若只有其它网络拓扑变化，没有发电机投/退，则采用公式(3)计算与m个分群模式相对应的暂态功角稳定裕度。式中M为新投入的发电机台数，P′_g.j为本次系统状态下第j台发电机的有功出力，P_g.j上一次系统状态下该发电机的有功出力，P_gmax.j为该发电机有功出力最大值，a₁、a₂为设定的系数。并更新该故障的暂态功角稳定分群模式、参与因子及相应的裕度。

${\mathrm{\η}}_{a.i}^{\′}={\mathrm{\η}}_{a.i}-a_1\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{\λ}}_{j.i}\frac{P_{g.j}^{\′}-P_{g.j}}{P_{g\max .j}}\right)---\left(1\right)$

${\mathrm{\η}}_{a.i}^{\′}={\mathrm{\η}}_{a.i}-a_1[\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{\λ}}_{j.i}\frac{P_{g.j}^{\′}-P_{g.j}}{P_{g\max .j}}\right)+\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{\λ}}_{k.i}\frac{P_{g.k}^{\′}}{P_{g\max .k}}\right)]-a_2\frac{x_{\mathrm{sa}.i}^{\′}-x_{\mathrm{sa}.i}}{x_{\mathrm{sa}.i}}---\left(2\right)$

${\mathrm{\η}}_{a.i}^{\′}={\mathrm{\η}}_{a.i}-a_1\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{\λ}}_{j.i}\frac{P_{g.j}^{\′}-P_{g.j}}{P_{g\max .j}}\right)-a_2\frac{x_{\mathrm{sa}.i}^{\′\′}-x_{\mathrm{sa}.i}}{x_{\mathrm{sa}.i}}---\left(3\right)$

(2)对于暂态电压跌落安全裕度与模式的估算

采用公式(4)计算本次系统状态下与n个暂态电压跌落薄弱节点相对应的暂态电压跌落安全裕度。保持暂态电压跌落薄弱节点的组成不变，若其中包括退出运行的薄弱节点，则去除该节点，并更新该故障暂态电压跌落薄弱节点的安全裕度。式中S_i为上一次系统状态下暂态电压跌落薄弱节点i消耗的视在功率，S′_i为本次系统状态下该节点消耗的视在功率，若S_i和S′_i均为0，则计算中去除该节点，若S_i不为0，则S″_i取为S_i，否则S″_i取为S′_i，S_v.i为上一次系统状态下暂态电压跌落薄弱节点i的无功电压灵敏度ΔV_i/ΔQ_i，S′_v.i为本次系统状态下该节点的无功电压灵敏度，b₁、b₂为设定的系数。

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{vd}.i}^{\′}={\mathrm{\η}}_{\mathrm{vd}.i}-b_1\frac{(1-{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vd}.i})(S_i^{\′}-S_i)}{(1-{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vd}.1})S_i^{\′\′}}+b_2\frac{S_{v.i}^{\′}-S_{v.i}}{S_{v.i}}---\left(4\right)$

(3)对于暂态电压稳定裕度与模式的估算

采用公式(5)计算本次系统状态下与k个暂态电压稳定薄弱负荷相对应的暂态电压稳定裕度。保持暂态电压稳定薄弱负荷的组成不变，若其中包括退出运行的薄弱负荷，则去除该负荷，并更新该故障暂态电压稳定薄弱负荷的稳定裕度。式中S_l.i为上一次系统状态下暂态电压稳定薄弱负荷i的视在功率，S′_l.i为本次系统状态下该负荷的视在功率，若S_l.i和S′_l.i均为0，则计算中去除该负荷，若S_l.i不为0，则S″_l.i取为S_l.i，否则S″_l.i取为S′_l.i，S_v.i为上一次系统状态下暂态电压稳定薄弱负荷母线i的无功电压灵敏度ΔV_i/ΔQ_i，S′_v.i为本次系统状态下该母线的无功电压灵敏度，c₁、c₂为设定的系数。

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{vs}.i}^{\′}={\mathrm{\η}}_{\mathrm{vs}.i}-c_1\frac{(1-{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vs}.i})(S_{l.i}^{\′}-S_{l.i})}{(1-{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vs}.1})S_{l.i}^{\′\′}}+c_2\frac{S_{v.i}^{\′}-S_{v.i}}{S_{v.i}}---\left(5\right)$

(4)对于暂态频率偏移安全裕度与模式的估算

采用公式(6)计算本次系统状态下暂态频率偏移薄弱节点、发电机相对应的暂态频率偏移安全裕度。保持暂态频率偏移薄弱节点、发电机的组成不变，若其中包括退出运行的薄弱节点或发电机，则去除该节点或发电机，并更新该故障暂态频率偏移薄弱节点、发电机的安全裕度。式中P_i为上一次系统状态下暂态频率偏移薄弱节点i负荷有功功率或发电机的有功出力，P′_i为本次系统状态下该节点负荷有功功率或发电机的有功出力，若P_i和P′_i均为0，则计算中去除该发电机或负荷，若P_i不为0，则P″_i取为P_i，否则P″_i取为P′_i，K_f为上一次系统状态下系统的功频静特性系数ΔP/Δf，K′_f为本次系统状态下系统的功频静特性系数，d₁、d₂为设定的系数。

${\mathrm{\η}}_{f.i}^{\′}={\mathrm{\η}}_{f.i}-d_1\frac{(1-{\mathrm{\η}}_{f.i})|P_i^{\′}-P_i|}{(1-{\mathrm{\η}}_{f.1})P_i^{\′\′}}+d_2\frac{K_f^{\′}-K_f}{K_f}---\left(6\right)$

第二步：

在第一步的暂稳裕度估算值基础上，分别采用公式(7)-(10)估算该故障的暂态功角稳定裕度、暂态电压跌落安全裕度、暂态电压稳定裕度和暂态频率偏移安全裕度。式中Δt为各相继故障组合的前后两个预想故障发生时刻之间的时间差，k₁、k₂、k₃和k₄为设定的安全稳定裕度随时间下降的斜率。

η″_a.i＝η′_a.i-k₁Δt i＝1，2，...，m (7)

将公式(7)确定的多个发电机分群模式中暂态功角稳定裕度的最小值，作为新的运行状态下该故障的暂态功角稳定裕度的估算值。

η″_vd.i＝η′_vd.i-k₂Δt i＝1，2，...，n (8)

将公式(8)确定的多个暂态电压跌落薄弱节点中暂态电压跌落安全裕度的最小值，作为新的运行状态下该故障的暂态电压跌落安全裕度的估算值。

η″_vs.i＝η′_vs.i-k₃Δt i＝1，2，...，k (9)

将公式(9)确定的多个暂态电压稳定薄弱负荷中暂态电压稳定裕度的最小值，作为新的运行状态下该故障的暂态电压稳定裕度的估算值。

η″_f.i＝η′_f.i-k₄Δt i＝1，2，...，l (10)

将公式(10)确定的多个暂态频率偏移薄弱节点、发电机中暂态频率偏移安全裕度的最小值，作为新的运行状态下该故障的暂态频率偏移安全裕度的估算值。

图1中步骤4描述的是，根据步骤3)得到的各相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度的估算值由小到大顺序对F₁中所有的相继故障组合进行排序，进入步骤5)。这里的各相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度的估算值，同样是取上述计算出的第二个预想故障的暂态功角稳定裕度、暂态电压稳定裕度、暂态电压跌落安全裕度和暂态频率偏移安全裕度中的最小值。

图1中步骤5描述的是，基于集群计算平台，按步骤4)排序后的F₁中所有的相继故障组合的顺序，针对各相继故障组合的第一个故障清除后的稳定运行状态，基于详细模型时域仿真，将各相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定量化评估分别作为一个算例，按算例并行的计算调度模式进行计算处理，直至排序号连续的两个以上的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定裕度都大于0且其中排序在最前位的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定裕度与排序在最末位的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定裕度之比小于设定值(通常可设置为0.9)，则直接判定排序在其后的所有相继 故障组合都是暂态安全稳定的，结束本方法；否则，待F₁中所有的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定量化评估完成后，结束本方法。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (3)

1.枚举组合相继故障集的暂态安全稳定在线快速评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)针对电力系统当前运行状态S₀，基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模式，采用基于详细模型时域仿真的暂态安全稳定量化评估方法，对枚举组合相继故障集F₀中所有的相继故障组合的第一个预想故障进行暂态安全稳定在线量化评估，得到F₀中所有的相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定裕度和模式，进入步骤2)；

预想故障的暂态安全稳定裕度是指预想故障的暂态功角稳定裕度、暂态电压稳定裕度、暂态电压跌落安全裕度和暂态频率偏移安全裕度中的最小值，暂态安全稳定模式包括暂态功角稳定的主导发电机群及发电机的参与因子、暂态电压稳定的薄弱负荷及其参与因子、暂态电压跌路安全的薄弱母线及其参与因子、暂态频率偏移安全的薄弱母线/发电机及其参与因子；

2)对于F₀中第一个预想故障的暂态安全稳定裕度小于0的相继故障组合，直接判定这些相继故障组合的暂态安全稳定裕度小于0；

若F₀中所有的相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定裕度都小于0，则结束本方法，否则，将F₀中第一个预想故障的暂态安全稳定裕度不小于0的相继故障组合所构成的集合记为F₁，进入步骤3)；

3)基于集群计算平台，按算例并行的计算调度模式，采用基于电力系统运行状态变化前的暂态安全稳定量化评估结果进行运行状态变化后暂态安全稳定裕度的估算方法，根据步骤1)中得到的各相继故障组合的第一个预想故障的暂态安全稳定在线量化评估的结果，计及各相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态与S₀之间的变化，对F₁中所有的相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度进行估算，进入步骤4)；

所述相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态是指在S₀的基础上，通过停运该相继故障组合的第一个预想故障相关联的元件后进行潮流计算所获得的运行状态；

4)根据步骤3)得到的各相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度的估算值按由小到大顺序对F₁中所有的相继故障组合进行排序，进入步骤5)；

5)基于集群计算平台，按步骤4)排序后的F₁中所有的相继故障组合的顺序，针对各相继故障组合的第一个故障清除后的稳定运行状态，基于详细模型时域仿真，将各相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定量化评估分别作为一个算例，按算例并行的计算调度模式进行计算处理，直至排序号连续的两个以上的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定裕度都大于0且其中排序在最前位的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定裕度与排序在最末位的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定裕度之比小于设定值，则直接判定排序在其后的所有相继故障组合都是暂态安全稳定的，结束本方法；否则，待F₁中所有的相继故障组合的第二个预想故障的暂态安全稳定量化评估完成后，结束本方法。

2.根据权利要求1所述的枚举组合相继故障集的暂态安全稳定在线快速评估方法，其特征在于，所述步骤1)中在对F₀中所有的相继故障组合的第一个预想故障进行暂态安全稳定在线量化评估时，对于第一个预想故障相同的相继故障组合的暂态安全稳定在线量化评估只计算一次、不重复计算。

3.根据权利要求1所述的枚举组合相继故障集的暂态安全稳定在线快速评估方法，其特征在于，所述步骤3)中在对F₁中所有的相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度进行估算时，将F₁中第一个预想故障相同的相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态计算以及这些相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态下第二个预想故障的暂态安全稳定裕度估算作为一个算例，且在算例中这些相继故障组合的第一个预想故障清除后的稳定运行状态计算只计算一次、不重复计算。